一种表面渗铝改性p110级油套管用钢及其管材制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油管制造技术领域，具体涉及一种表面渗铝改性PllO级油套管用 钢及其管材制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着石油工业的发展，对油套管表面防腐技术的性能要求不断提高，油套管表面 渗铝改性技术作为一种重要的防腐手段其研究受到广泛重视。
[0003] 目前表面渗铝改性普遍使用的PllO级油套管用钢多采用调质处理，工艺复杂，成 本较高，供货周期长。此外，经表面渗铝改性处理后，管材需重新调质处理，导致管材表面防 腐性能下降。采用非调质钢生产油井管，可简化生产工艺、大幅度降低生产成本供货周期。 所以如何制造经表面渗铝改性处理后，不需要进行重新调制处理的管材，即生产非调制钢 生产油井管，提高了油套管材的耐腐蚀性能，具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供的一种表面渗铝改性PllO级油套管用钢及其管材制造方 法，具有生产工艺简单、成本较低、韧性低、耐腐蚀性能好的优点。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0006] -种表面渗铝改性PllO级油套管用钢，以重量百分比计，其组成包括：C:0. 07~ 0? 09%，Mn:2. 10 ~2. 35%，Cr:1. 0 ~1. 2%，Si:0? 60 ~0? 80%，S:彡 0? 03%，P: 彡0. 03%，Ti:彡0. 020%，其余为铁和不可避免杂质。
[0007] 以重量百分比计，其组成包括：C:0. 07~0. 08%，Mn:2. 10~2. 35%，Cr:1. 0~ I. 1%，Si:0? 60 ~0? 70%，S:彡 0? 03%，P:彡 0? 03%，Ti:彡 0? 020%，其余为铁和不可避 免杂质。
[0008] 以重量百分比计，其组成包括：C:0. 08~0. 09%，Mn:2. 10~2. 35%，Cr:1. 1~ L2%，Si:0? 70 ~0? 80%，S:彡 0? 03%，P:彡 0? 03%，Ti:彡 0? 020%，其余为铁和不可避 免杂质。
[0009] -种表面渗铝改性Pl10级油套管用钢管材制造方法，包括如下步骤：
[0010] 1)按重量百分比计，将C:0? 07 ~0? 09%，Mn:2. 10 ~2. 35%，Cr:1. 0~L2%， Si:0? 60~0? 80%，S:彡0? 03%，P:彡0? 03%，Ti:彡0? 020%，其余为铁，进行冶炼、炉外 精炼、铸造，制得管坯；
[0011] 2)将管坯在加热炉内加热，加热温度为1245~1275°C;
[0012] 3)将加热后的管坯经穿孔机穿孔，管坯穿孔后温度为1200~1220°C;
[0013] 4)再通过连乳机组乳制，连乳机组乳制的开始温度为1150~1180°C;
[0014] 5)然后通过定径机组定径，定径机组的开始温度：850~900°C;
[0015] 6)最后空冷后缓冷。
[0016] 所述步骤7)缓冷的开始温度为350~400°C;缓冷保温时间为48h。
[0017] 进行步骤6)前，通过矫直机矫直。
[0018] 所述步骤1)中冶炼是在转炉或电炉中进行的。
[0019] 所述步骤2)中加热炉为环形加热炉。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
[0021] 本发明提供的一种表面渗铝改性PllO级油套管用钢成分是以低C、适量Mn，通过 加入Cr、微量Ti等微合金元素，结合缓冷工艺，获得超细粒状贝氏体+板条马氏体为主的组 织，以保证油套管钢具有优良的力学性能。其主要组成成分的作用如下：
[0022] 碳：在充分奥氏体化情况下，随着奥氏体碳含量增加，C曲线逐渐右移，过冷奥氏 体的稳定性增加。一般而言，随碳含量升高，钢的强度升高，但焊接性能和塑韧性下降。对 于本发明的表面渗铝改性PllO级油套管用钢采用〇. 07~0. 09%的碳重量百分含量设计。
[0023] 锰：是油套管用钢中补偿因C含量降低而引起强度损失的最主要且最经济的强化 元素。Mn是扩大y相区的元素，可降低钢的y-a相变温度，有助于获得细小的相变产 物，可提高钢的韧性、降低韧脆转变温度。对本发明的表面渗铝改性PllO级油套管用钢的 Mn重量百分含量设计在2. 10~2. 35%范围。
[0024] 钛：是强的N化物形成元素，在奥氏体化温度均热时，细小的TiN析出相可有效地 抑制奥氏体晶粒长大，细化原奥氏体晶粒，此外TiN析出相对改善焊接热影响区的冲击韧 性有明显作用。微量Ti即可实现上述作用，因此本发明选取的Ti重量百分含量<0.020%。
[0025] 铬：Cr是中强碳化物形成元素，一般而言，Cr可明显提高亚稳奥氏体的稳定性和 淬透性，增大奥氏体的过冷能力，推迟铁素体和珠光体转变，并推迟贝氏体转变，有利于铁 素体转变区和贝氏体转变区之间的亚稳奥氏体区的出现。本发明选取Cr含量为重量百分 I. 0 ~1. 2%〇
[0026] 本发明提供的一种表面渗铝改性Pl10级油套管用钢，采用粒状贝氏体+板条马氏 体组织，完全满足APISPEC5CT对Pl10油套管用钢性能的要求，并可降低生产制造成本和 增加了生产可制造性。化学成分碳含量低、微合金化，冲击韧性高，焊接性能好，耐腐蚀性能 好，使油套管钢具有良好的止裂能力。
[0027] 本发明提供的一种表面渗铝改性PllO级油套管用钢管材的制造方法，通过在终 冷后对管材进行缓冷，可以起到以下效果：
[0028] 1、消除残余应力。
[0029] 2、使M-A岛产生自回火，从而提高钢的屈服强度和冲击韧性。
[0030] 3、通过缓冷工艺代替了回火热处理工艺，节省能源与成本。
[0031] 本发明的制造方法无需调质热处理工艺，提高了油套管材的耐腐蚀性能。热乳工 艺采用了缓冷工艺，通过合理的成分和工艺进行最终产品的组织和质量控制。更为重要的 是，本发明中表面渗铝改性处理后，管材无需进行调质处理，提高了油套管材的耐腐蚀性 能，克服了现有技术中经表面渗铝改性处理后需重新调质处理，导致管材表面防腐性能下 降的问题。
[0032] 本发明在合金配方上具有较低的C含量（0.07~0.09%)、一定的Cr含量（1.0~ 1. 2% ) -定的Si含量（0? 6 ~0? 8% )和微量的Ti(彡 0? 020)、不加入Mo、Ni、Cu、V、Nb 等元素，成分设计简单、成本较低；适当的Mn(2. 10~2. 35% )含量，充分利用了Mn元素的 相变强化和固溶强化作用；以上成分配合热乳后缓冷工艺，不仅提高了产品的综合性能，而 且能够采取灵活的热乳生产工艺，提高生产率。此外，拥有较低C含量所生产的产品在具有 较高的强度的同时、保持了良好的低温韧性和焊接性能，并有一定的耐腐蚀性能，使油套管 钢具有良好的止裂能力。
[0033] 本发明的制造方法生产出的表面渗铝改性PllO级油套管用钢管材的性能达到以 下要求：
[0034] (1)、拉伸性能，目标：RtO. 5 = 758 ~965MPa，Rm会 724MPa;
[0035] (2)、V型缺口夏比冲击性能，目标：试验温度-20°C，10mmXIOmmX55mm试样的冲 击功单个值彡70J，平均值彡100J;
[0036] (3)、金相组织，组织以粒状贝氏体+板条马氏体组织为主。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明实施例1的热乳缓冷后钢管的金相组织图。
[0038] 图2为本发明实施例2的热乳缓冷后钢管的金相组织图。
[0039] 图3为本发明实施例3的热乳缓冷后钢管的金相组织图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图结合实施例对本发明进行详细说明。
[0041] 实施例1
[0042] 一种表面渗铝改性PllO级油套管用钢，其化学成分（重量百分比）为：0.079%的 C，2. 3%的Mn，0. 7%的Si，0. 0078%的P，0. 0017%的S，l. 1%的Cr，0. 019%的Ti，其余成 分为Fe。
[0043] 上述表面渗铝改性PllO级油套管用钢管材的制造方法，按重量百分比，将上述 成分进行转炉或电炉冶炼、炼外精炼、铸造制得管坯，管坯经环形加热炉加热至1250°C;将 加热后的管坯经穿孔机穿孔，管坯穿孔后温度为1220°C;然后通过连乳机组进行乳制，控 制连乳机组乳制的开始温度为1180°C;再通过定径机组定径，控制定径机组的开始温度为 870°C;经矫直机矫直，最后空冷至380°C后堆垛保温缓冷48h。
[0044] 经上述方法制造的钢管材的力学性能为屈服强度778MPa、抗拉强度835MPa、延伸 率18. 0%、-20°C冲击功（Akv) 121J。其性能指标完全满足API标准对PllO级油套管用钢的 要求。该实例金相组织为粒状贝氏体+板条马氏体，参照图1。
[0045] 实施例2
[0046] 一种表面渗铝改性PllO级油套管用钢，其化学成分（重量百分比）为：0? 083%的 (：，2.31%的]?11，0.61%的31，0.0088%的？，0.0024%的5，1.1%的0,0.020%的11，其余 成分为Fe。
[0047] 上述表面渗铝改性PllO级油套管用钢管材的制造方法，按重量百分比，将上述成 本进行转炉或电炉冶炼、炼外精炼、铸造制得管坯，管坯经环形加热炉加热至1250°C;将加 热后的管坯经穿孔机穿孔，管坯穿孔后温度为1200°C;然后通过连乳机组进行乳制，控制 连乳机组乳制的开始温度为1150°C;再通过定径机组定径，控制定径机组后的开始温度为 850°C;经矫直机矫直，最后空冷至350°C后堆垛保温缓冷48h。
[0048] 经